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“禁塑令”下塑料行業如何(hé)自救?破解可降解塑(sù)料產(chǎn)業格局及應用發展

來(lái)源:中國(guó)国产精品免费福利樹脂網 2021-07-15 11:54:40

在國家對環境保護越發重視的趨勢下,塑料製(zhì)品行(háng)業尤其是一次性塑料製品的企業生存岌岌可危,是否能快速轉換生產“可生物降解材料”成為企業未來發展走向的關鍵。生物可降解塑料其產業鏈跨越了農(nóng)業和化學品国产精品免费福利領域。以玉米澱粉為原料的(de)聚乳(rǔ)酸(PLA)為例,整個產業鏈包括植物原材料獲取、原材料製備、化學單體和中間體製備、生物可降解(jiě)塑料顆粒国产精品免费福利、改性塑料配製到最終塑料製品生產幾個環節,整(zhěng)個產業鏈通常是全球範圍跨地區、多個上下遊企業一起完成的。

European Bioplastics(歐洲生物塑料(liào)協會)發布的最新數據顯示,全球生物基(jī)塑(sù)料約占每年(nián)生產的塑料中的1%。2020年,全球生物基塑料產能達211.1萬噸,其中可生物降解塑料的產能為122.7萬(wàn)噸,不可生物降解產能為88.4萬噸。政策(cè)利好和預估的需求暴增正在推動著可(kě)降解塑料產業的快速發展。

一、生物可降解塑料類別

生物(wù)可降解塑料超過20種,但目前隻有三種類型(xíng)實現商業大規模製造,包括主(zhǔ)要以植物澱粉為(wéi)原(yuán)料的澱粉基(jī)塑料和聚乳酸(PLA),以及以石油副產品(pǐn)為主要原(yuán)料的二(èr)元酸二元(yuán)醇共聚酯(PBS,PBSA,PBAT,下稱PBS類塑料),這三類材料的(de)產能總和(hé)達到全部生物可降解塑料的95%。

1.澱粉(fěn)基塑料

澱粉因為便(biàn)宜、量大、製造容易、且生物可降解,被看作(zuò)是發展生物可降解塑料的重要材料。早期(qī)的澱粉基塑料主要是在不可降(jiàng)解的塑(sù)料(liào)如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)中添加澱(diàn)粉,從而達到(dào)降低成本、增加降(jiàng)解性的目的(de)。這類材料隻有澱粉部分可(kě)以在特定條件下降解。目前澱粉基塑料全球產能約45萬噸,隨著市(shì)場對降解性要求的提(tí)升,現階段的澱粉基塑料(liào)主要是熱塑(sù)性澱(diàn)粉,與其他生物(wù)可降解材(cái)料混合製備出(chū)新的聚合物。

2.PLA

PLA是另外(wài)一種主要發展的生物可降解(jiě)塑料種(zhǒng)類,價格相對低廉且具有比較良好的(de)物理特性,截至2020年,全球PLA產能約39萬噸。澱粉(fěn)基塑料和PLA的生產依賴糧食作物,包括(kuò)土豆、玉米、甘蔗或木(mù)薯(shǔ)等(děng)。雖然(rán)塑料產業在研究使用非糧作物進行(háng)生產(chǎn),如以玉米秸(jiē)稈、甘蔗渣等木質纖維素,或以二氧化碳、甲烷作為原料,但在短期內糧食作物仍然會(huì)是主(zhǔ)要原材料。

3.PBS類塑料(liào)

PBS類是以石油副產品為原材料聚合而成的(de)生物可降解塑料,目前全球產能約37萬噸(dūn)。從技術層麵來講,PBS可以100%使用生(shēng)物基原材料製造,PBAT可以達到50%生物基。但由於目(mù)前生物基原材料的產業化還不成熟(shú),石化來源的PBS類(lèi)塑料仍然是市場主流。丁二醇、丁二酸為生產PBS類聚(jù)酯生物降解塑料的主要生產原料。

4.PHA

聚羥基脂肪酸酯(PHA)是另外一類重要的(de)生物可降解塑料(liào),目前產(chǎn)能(néng)尚少,全球僅25,000噸。PHA是微生物以糖類(lèi)或油脂為原材料在發酵過程中自身(shēn)代謝国产精品免费福利的物質(zhì)。現在的PHA国产精品免费福利主要使用多糖,但科學家在研究是否可以(yǐ)將各種農業(yè)副產品、廚餘、生活廢水、沼(zhǎo)氣等廢棄物用做高效的PHA生產原料。PHA尚未大規模商品(pǐn)化的主要瓶(píng)頸是居高不下的(de)生產成本,未來或也將是發展最快的生物(wù)可降解材料。

除這四大(dà)類(lèi)商業主流種類之外,還有多種生物可降解塑料,比如可以在水中溶(róng)解的(de)PVOH,用二氧化碳製造的PPC,能夠與多種材(cái)料共混的PCL,聚乙烯醇PGA等等。雖(suī)然近年來關於新(xīn)的生物可降解塑料研究成果的報道層(céng)出不窮(qióng),但由於技術和成本的限製,這些(xiē)材料仍然無法滿(mǎn)足商業需求,實現大規模生產(chǎn)化還有待時日。

二、全球(qiú)生物(wù)可降解塑料的發展概況

歐(ōu)洲、美國、日本有多家公司實現了生物可降解塑料的規模化生產。由於原材料供應的便利和生產的價格(gé)優勢,生產基地(dì)近年來逐步(bù)向亞洲集中。亞洲新增了很多本地製造商以及歐(ōu)美公司投資的產能,其中國內和泰國的增長尤為突出。

澱粉基塑料:意大(dà)利的Novamont公司是全球最大的(de)全澱粉基塑料生(shēng)產企業,產(chǎn)能達到15萬噸/年。Novamont公(gōng)司(sī)在意大利境內設有4個生產基地,使用的(de)植物(wù)原材(cái)料主要包括穀物澱粉和菜籽油。

PLA:全球過半PLA產能集中在美國的Nature Works公司,其15萬噸/年的生產線均在美國境內。全球第二大的PLA生產線由荷蘭的Total Corbion PLA公司(sī)於2019年在泰國建(jiàn)成,年產7.5萬(wàn)噸,使用泰(tài)國(guó)本地(dì)甘蔗為原材料。2020年初,Total Corbion宣布將在法國再建(jiàn)一座年(nián)產10萬噸PLA的生產線。剩餘的主(zhǔ)要PLA生產商都集(jí)中在中(zhōng)國。江蘇允友(yǒu)成生物環保材(cái)料有限公司擁有(yǒu)年產5萬噸(dūn)的PLA生產線,其他大(dà)多數企業生產線產(chǎn)能在(zài)1萬噸左右。最近,安徽(huī)豐原(yuán)集團(tuán)有限公(gōng)司宣布了“2025年達到PLA年產(chǎn)1500萬噸,2030年達到(dào)3500萬噸”的計劃。該公司計劃產能若建成,將是現有(yǒu)全球PLA產能的100倍(bèi)。安徽豐原集團稱PLA生(shēng)產的原材料(liào)將以巴西進口(kǒu)玉米為主。最近中糧生物在(zài)時隔18個月之(zhī)後的(de)PLA生產線也(yě)已重啟。

PBS類塑料:巴斯夫(fū)(BASF)現有PBAT產能7.4萬噸/年,並且在2020年宣布擬在中國新增6萬噸/年的PBAT產(chǎn)能。中國PBAT材(cái)料行業內企業集中度高,金發科技為首的多家企業總產能達到20萬噸/年,超過全(quán)球(qiú)50%。這些公(gōng)司的PBS類塑料都使用石油副產品作為原材料。目前日本三(sān)菱作為PBS產能最大的日本公司,在泰國新建了(le)產能為3萬噸/年的工(gōng)廠,用來生產玉米基和石油基混合的PBS。PBS類聚酯生產可通過對PET、PBT聚酯(zhǐ)設(shè)備進行改進生(shēng)產。目前我國聚酯設備生產(chǎn)能力嚴重過剩,改造生產PBS為過剩的聚酯設備提供新的機遇。

PHA:PHA的產能曾經遠(yuǎn)大於現有規模,但由於市場推廣沒有達到預期,產能利用率(lǜ)低(dī)於10%,多家企業相繼停止(zhǐ)生產。目前美國的Danmier Scientific擁有現在最大的(de)PHA生產線,以油(yóu)菜籽為原材料在美(měi)國進行生(shēng)產,該公司稱未來幾年的目標(biāo)是推動PHA生產技術達到商業量產規模,生產使用的油菜籽有可能會來自美國東南部。在中國,天津國(guó)韻生物材料有限公司擁有全國最大的PHA生產線,年產能(néng)達1萬噸。

三、生物可降解塑料的市場需求

歐洲和北美是現在生物可降(jiàng)解塑料的最大市場,在一些亞洲國家,尤其是中(zhōng)國和印度(dù),減塑政策也推動著生物可降解塑料(liào)的需求迅速增長。

一次性包裝是生物可降解塑料的最大使用領域(yù),2019年59%生產的生物可降(jiàng)解塑料被做成(chéng)了可降解塑料袋、食品袋、食(shí)品盒、飲(yǐn)料和(hé)化妝品塑料包裝等等,其中(zhōng)各種軟性包裝用量最大(dà),使用了近(jìn)50萬噸生物可降解塑(sù)料。多家國際消費(fèi)品公司、全球連鎖的(de)餐飲巨頭(tóu)和連鎖超市在推廣和使用生物(wù)可降解塑(sù)料,其中生鮮和食品包裝、一次性餐(cān)具、以及可(kě)堆肥降解塑料袋需求量最大(dà)。生(shēng)物可(kě)降解食品包裝和一次性餐具的需求在2017年達到16.4萬噸,預計到2022年將超過18萬噸。

可堆(duī)肥降解袋是生物可降解包裝的第二大應用,2017年(nián)達到7.2萬噸,預計到2022年將接近8萬噸。國際知名電商公(gōng)司也在政策和環(huán)保的雙重(chóng)壓力下開始使用生物可(kě)降解塑料包裝。以中(zhōng)國(guó)為例,快遞和外賣兩(liǎng)個行業在政策推動下(xià),若達到(dào)20%外賣包裝可降解以及政策所期(qī)待的“50%快遞包裝可降解”,將產生超(chāo)過74萬噸的生物可降(jiàng)解(jiě)塑料需求。2020年的新版限塑令要求到2025年底全國範(fàn)圍郵政快遞網點禁止使(shǐ)用不可降解的塑(sù)料包裝,若快遞業不著力發展塑料(liào)減量方案,隻是用可降解(jiě)材料替代,以現在(zài)的快遞行業增長速度,2025年中(zhōng)國的快遞業預計會使用近500萬噸的(de)可降(jiàng)解包裝。

2019年生產的生物可降解塑料中14%用於農(nóng)業和園藝領域,包括生物可降解農膜、育苗杯等產品。雖然生物可降解農膜的效果和降解性目前仍然(rán)在測(cè)試階段,但由於傳統的聚乙烯農膜無法在土壤中降解,破碎後會造成嚴重的土壤汙染,多(duō)個國家已(yǐ)嚐試推廣使用在土壤中生物可降解(jiě)的(de)塑料農膜以代替傳統聚乙烯(xī)農膜(mó)。目前發展生物可降解農膜的主要(yào)材料是非生物基的PBAT。BASF預計全(quán)球的生物可降(jiàng)解農膜(mó)需(xū)求可達(dá)到每年200萬噸,歐洲市場的需求(qiú)可達到每年(nián)10萬噸。中國是最(zuì)大的覆膜種植國,每(měi)一年使用的農用地膜約(yuē)250萬噸;若以10%的替換率計算,中國對生物可降解農用地膜的(de)年需求將超過20萬噸。

根據清(qīng)華大學溫宗國教授的估(gū)算,若不改變消費(fèi)增長,並使用生物可降解塑料替代限(xiàn)塑令的禁限品項,中國在未來五年內(nèi)累計需求量將達到2200萬噸,是目前全球全部產能的10倍。

四、生物可降解材料未來發展

雖然發展前景看似可觀,生(shēng)物可降解材料的生產和使用仍麵臨著很多未解決的挑戰。作為新興材料,無(wú)論是產業發展、應用或是相對應的後端處(chù)理,生物可降解塑料都麵(miàn)臨著很多懸而未決的問題,目前推廣和使用麵臨諸多(duō)問題,包括:

一、可降解性的(de)測試(shì)標準(zhǔn)仍需完善,可降解的認證體係無法反映真實環境中可降解產品的(de)降(jiàng)解情況;

二、可降解產(chǎn)品沒有明確、統一的認證標識供消費者辨別,命名也沒有法律規範,執法者也難以辨認;

三、可降解產品主要依賴生物原材料(liào),原材料的供應鏈缺乏規範,將會限製其更大規模的生產;

四、可降解產(chǎn)品(pǐn)的廢棄物缺乏對應的處理係統,廢棄物無法處理,很難達到塑料汙染治理的(de)目標(biāo);

五、可(kě)降(jiàng)解塑料作為新興材料,生產過程以及降解過程(chéng)如何保證綠色無毒,仍需要更多研究和監督管理。


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